Molde multipropósitos para inyección de probetas termoplásticas según normas ASTM D-256, D-638 tipo 1, D-790 y D- 5420
Este proyecto consistió en el cálculo, diseño y fabricación de un molde multipropósitos para la inyección de probetas termoplásticas según las normas ASTM D-256 norma de impacto Izod, ASTM D-638 tipo 1 norma de tensión, ASTM D-790 norma de flexión y ASTM D-5420 norma de impacto Garnerd. El cálculo s...
- Autores:
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Campos García, José Danilo
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2016
- Institución:
- Universidad ECCI
- Repositorio:
- Repositorio Institucional ECCI
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- OAI Identifier:
- oai:repositorio.ecci.edu.co:001/2035
- Acceso en línea:
- https://repositorio.ecci.edu.co/handle/001/2035
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- openAccess
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Este proyecto consistió en el cálculo, diseño y fabricación de un molde multipropósitos para la inyección de probetas termoplásticas según las normas ASTM D-256 norma de impacto Izod, ASTM D-638 tipo 1 norma de tensión, ASTM D-790 norma de flexión y ASTM D-5420 norma de impacto Garnerd. El cálculo se realizó con los cuatro (4) especímenes de las normas mencionadas anteriormente y con cinco (5) polímeros termoplásticos que son, el polipropileno (PP), el poliestireno (PS), el polietileno de baja densidad (LDPE), el polietileno de alta densidad (HDPE) y la poliamida 66 o Nylon 66 (PA66). Este proyecto se realiza con el fin de suplir la necesidad de una herramienta específica para la obtención de las probetas termoplásticas de los especímenes de las normas mencionadas. Para realizar este proyecto fue necesario el uso de herramientas CAD, CAM y CAE, con el fin de optimizar los procesos inherentes del desarrollo del proyecto en cada una de las fases. Con la herramienta CAD, se realizaron los modelos y planos de los especímenes de cada norma y de todos los componentes del molde, ajustando las dimensiones de los especímenes de acuerdo con los cálculos y las simulaciones obtenidas durante el proceso. Con la herramienta CAE se realizaron las simulaciones del proceso de inyección de cada espécimen con cada material polímero, esta simulación arroja como resultado los parámetros iniciales para el ciclo de inyección del molde. Con la herramienta CAM se realizaron los procesos de fabricación del molde, generando códigos de programación entre el centro de mecanizado CNC y los modelos digitales realizados con el software CAD, este proceso se realiza buscando gran precisión dimensional de los componentes a mecanizar, teniendo una agilidad básica en cuanto al proceso de transformación de acero por arranque de viruta se refiere. Una vez fabricado del molde, respecto al cálculo y el diseño final, se proceden a realizar pruebas de inyección para determinar la finalidad del molde y la obtención de las probetas se acuerdo con cada espécimen y cada material polímero seleccionado, para lo cual se realizaron las pruebas a él espécimen de la norma ASTM D-638 tipo 1, con los polímeros polipropileno (PP) y polietileno de baja densidad (LDPE). |
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C. de desarrollo tecnologico- ASTIN, Inyección De Plásticos, no. 1. 2005. T. S. Gustavo, 1 Capitulo 1- Curso Polímeros. 2005. J. FRED W. BILLMEYER, “Ciencia de los Polimeros.” EDITORIAL REVERTE, SA., BARCELONA, 1975. J. William d. callister, “introduccion a la Ciencia e ingeniería de los materiales.” p. 1003, 2004. O. Rojas, “Fundamentos de reología,” Cuad. FIRP S521-C Módulo enseñanza en Fenom. interfaciales, pp. 40–43, 2012. R. Navarro, M. Pérez Perrino, M. Gómez Tardajos, and H. Reinecke, “Phthalate Plasticizers Covalently Bound to PVC: Plasticization with Suppressed Migration,” Macromolecules, vol. 43, no. 5, pp. 2377–2381, Mar. 2010. http://www.malvern.com/es/products/technology/rheometry-rotational/, “Reometría - rotacional.” www.ictsl.net, “Viscosímetro rotacional.” colaboradores de Wikipedia and https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=%C3%8Dndice_de_fluidez&oldid=91684138, “Índice de fluidez.” colaboradores de Wikipedia. https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Pol%C3%ADmero&oldid=91573158, “Polímero,” 2016. Http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com.co/2011/06/inyeccion-de-materiales-plasticos-i.html, “Ciclo de inyeccion 1,” 2011. P. M. The American Society for Testing and Materials, Standard Test Methods for Determining the Izod Pendulum Impact Resistance of, vol. 08, no. June. 2002. Astm, “ASTM D638: Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics,” ASTM Stand., no. January, pp. 1–15, 2004. A. International, “Standard Test Method for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulation Materials,” ASTM Stand., 2003. ASTM standard, “Standard Test Method for Impact Resistance of Flat, Rigid Plastic Specimen by Means of a Striker Impacted by a Falling Weight (Gardner Impact).,” ASTM Int., vol. i, no. Reapproved, pp. 1–8, 1996. E. J. P. Mark E. Coticchia, George W. Crawford, “CAD/CAM/CAE SYSTEM.” Edward J. Preston2, illustrated, revised CRC Press, 1993 Instituto de Capacitacion e Investigacion del Plastico y del Caucho, “ENTRADAS DE ALIMENTACION A Dos casos básicos,” 2004. PlasticsEurope, “Plastics - the facts 2014/2015: Ananalysis of European plastics production, demand and waste data,” PlasticsEurope, pp. 1–34, 2015. D. R. Tobergte and S. Curtis, “Chemical Information and Modeling,” J. Chem. Inf. Model., vol. 53, no. 9, pp. 1689–1699, 2013. F. Blanco, “Tema 11: Moldeo por inyección,” Univ. Oviedo, 2016. G. Gili, “diagrama para determinar la amplitud del diámetro del canal de entrada sistema de bebederos puntiforme, en relación con el peso de la pieza. G = peso de la pieza en gramos. Ø-D2 = diámetro del canal puntiforme de entrada en mm.” 1975. J. de juanes Marquez sevillano, “Análisis térmico de la inyección Interés del control de temperatura del molde.” |
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Para realizar este proyecto fue necesario el uso de herramientas CAD, CAM y CAE, con el fin de optimizar los procesos inherentes del desarrollo del proyecto en cada una de las fases. Con la herramienta CAD, se realizaron los modelos y planos de los especímenes de cada norma y de todos los componentes del molde, ajustando las dimensiones de los especímenes de acuerdo con los cálculos y las simulaciones obtenidas durante el proceso. Con la herramienta CAE se realizaron las simulaciones del proceso de inyección de cada espécimen con cada material polímero, esta simulación arroja como resultado los parámetros iniciales para el ciclo de inyección del molde. 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material 2.7 PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS POLÍMEROS 2.7.1 Tensión 2.7.2 Flexión 2.7.3 Impacto 2.7.4 Compresión 2.8 TRANSFORMACIÓN DE POLÍMEROS 2.9 CICLO DE INYECCIÓN DE PLÁSTICOS 2.10 NORMATIVIDAD 2.10.1 Norma ASTM D-256 (Prueba de impacto Izod) 2.10.2 Norma ASTM D-638 tipo 1 (Prueba de tensión) 2.10.3 Norma ASTM D-790 (Prueba de flexión 2.10.4 Norma ASTM D-5420 (Prueba de impacto Gardner) 2.11 POLIMEROS DE INYECCION 2.11.1 Polipropileno (PP) 2.11.2 Poliestireno (PS) 2.11.3 Polietileno de alta densidad (HDPE) 2.11.4 Polietileno de baja densidad (LDPE) 2.11.5 Poliamida 66 Nylon 66 (PA66) 2.12 MATERIALES DE FABRICACIÓN DE MOLDES DE INYECCIÓN 2.12.1 Aceros para herramientas 2.12.2 Propiedades de los aceros para herramientas 2.12.3 Acero para de contacto (metal-metal) Acero SAE 4140 2.12.4 Acero para contacto con material fundido Acero SAE P-20 2.12.5 Acero para contorno Acero SAE 1045 2.13 PROCESO DE MANUFACTURA DE MOLDES CAPÍTULO 3 DISEÑO METODOLÓGICO 3.1 DIAGRAMA DE DISEÑO METODOLOGICO CAPÍTULO 4 HERRAMIENTAS ESPECÍFICAS 4.1 SOFTWARE CAD AUTODESK INVENTOR 2011[16] 4.2 SOFTWARE CAE (AUTODESK MOLD FLOW ADVISER 2010 4.3 SOFTWARE CAM (MASTERCAMX2) CAPÍTULO 5 ANÁLISIS DE RESULTADOS 5.1 DISEÑO PRELIMINAR “FASE N°1” 5.1.1 Requerimientos del cliente 5.2 SELECCIÓN DE LAS NORMAS Y SUS ESPECÍMENES 5.3 MODELADO DE ESPÉCIMEN 5.3.1 Modelado de espécimen norma ASTM D-256 5.3.2 Modelado de espécimen norma ASTM D-638 tipo 1 5.3.3 Modelado de espécimen norma ASTM D-790 5.3.4 Modelado de espécimen norma ASTM D-5420 5.4 CÁLCULO DE CANTIDAD DE CAVIDADES DEL MOLDE 5.4.1 Cálculo cantidad cavidades en base al espécimen de mayor volumen 5.4.1.1 Cálculo debido a la fuerza de cierre de la máquina 5.4.1.1.1 Cálculo fuerza de cierre espécimen ATSM D-256 5.4.1.1.2 Cálculo fuerza de cierre especímenes ASTM D-638 T1 5.4.1.1.3 Cálculo fuerza de cierre espécimen ASTM D-790 5.4.1.1.4 Cálculo fuerza de cierre especímenes ASTM D-5420 5.4.1.2 Cálculo debido volumen máximo de inyección 5.4.1.2.1 Cálculo volumen máximo de inyección espécimen ASTM D-256 5.4.1.2.2 Cálculo volumen máximo de inyección espécimen ASTM D-638 T1 5.4.1.2.3 Cálculo volumen máximo de inyección espécimen ASTM D-790 5.4.1.2.4 Cálculo volumen máximo de inyección espécimen ASTM D-5420 5.5 PARÁMETROS DE SELECCIÓN CANTIDAD CAVIDADES DEL MOLDE 5.5.1 Balanceo volumétrico 5.5.2 Cantidad de cavidades por placa 5.6 SELECCIÓN DE LOS MATERIALES POLÍMEROS DE INYECCIÓN 5.7 DISEÑO BÁSICO DEL MOLDE 5.8 CÁLCULOS DE COMPONENTES MECÁNICOS DEL MOLDE 5.8.1 Cálculo de espesor de pared de placa de insertos 5.8.1.1 Cálculo espesor de pared espécimen ASTM D-256 5.8.1.2 Cálculo espesor de pared espécimen ASTM D-638 tipo 1 5.8.1.1 Cálculo espesor de pared espécimen ASTM D-256 5.8.1.1 Cálculo espesor de pared espécimen ASTM D-256 5.8.2 Selección de diámetros de bebedor de molde 5.8.3 Selección de diámetro de canales de alimentación primarios y secundarios 5.8.4 Selección de punto de inyección 5.8.5 Evacuación de aire 5.8.6 Canales de Refrigeración 5.9 MODELADO Y PLANOS DE PLACAS DE INSERTOS 5.10 ANÁLISIS MECÁNICO DEL MOLDE POR ELEMENTOS FINITOS 5.10.1 Análisis mecánico del molde (fuerza de cierre 45 toneladas) 5.10.1.1 Resultado de análisis de esfuerzo de Von Mises (fuerza de cierre 45 toneladas) 5.10.1.2 Resultado de desplazamiento (fuerza de cierre 45 toneladas) 5.10.1.3 Resultado presión de contacto (fuerza de cierre 45 toneladas) 5.10.2 Análisis Mecánico del molde (fuerza de cierre 4,5 toneladas) 5.10.2.1 Resultado esfuerzo Von Mises con (fuerza de cierre de 4,5 toneladas 5.10.2.2 Resultado desplazamiento (fuerza de cierre 4,5 toneladas) 5.10.2.3 Resultado presión de contacto (fuerza de cierre 4,5 toneladas) 5.11 MODELADO DE LAS PLACAS COMPONENTES DEL MOLDE 5.12 DISEÑO FINAL SIMULACIÓN EN SOFTWARE MOLDFLOW ADVISER 5.12.1 Cálculos de inyección 5.12.1.1 Calculo capacidad de inyección 5.12.1.2 Calculo tiempo de inyección 5.12.1.3 Calculo de tiempo de solidificación 5.13 ANÁLISIS CAE SOFTWARE MOLD FLOW ADVISER ESPÉCIMEN ASTM D-638 TIPO 1 5.13.1 Análisis de pieza individual 5.13.1.1 Geometría espécimen ASTM D-638 tipo 1 (Geometry) 5.13.1.2 Complejidad del modelo espécimen ASTM D-638 tipo 1 (Model complexity) 5.13.1.3 Idoneidad del modelo espécimen ASTM D-638 tipo 1 (Model suatibility 5.13.1.4 Posición de entrada espécimen ASTM D-638 tipo 1 (Gate location) 5.13.1.5 Indicador de resistencia de flujo espécimen ASTM D-638 tipo 1 (Flow resistance indicator) 5.13.1.6 Idoneidad de las entradas espécimen ASTM D-638 tipo 1 (Gating suitability) 5.13.1.7 Punto de inyección espécimen ASTM D-638 tipo 1 (Best gate location) 5.13.2 Llenado molde multi-cavidades dos (2) piezas espécimen ASTM D-638 t 1 5.13.2.1 Tiempo de llenado espécimen ASTM D-638 tipo 1 (fill time) 5.13.2.2 Flujo del plástico espécimen ASTM D-638 tipo 1 (Plastic Flow 5.13.2.3 Confianza de llenado espécimen ASTM D-638 tipo 1 (Confidence of fill) 5.13.2.4 Predicción de la calidad espécimen ASTM D-638 tipo 1 (Quality prediction) 5.13.2.6 Temperatura en el frente del flujo espécimen ASTM D-638 tipo 1 (Temperature at Flow front) 5.13.2.7 Orientación de la superficie espécimen ASTM D-638 tipo 1 (Orientation at skin) 5.13.2.8 Temperatura media espécimen ASTM D-638 tipo 1 (Average Temperature) 5.13.2.9 Fracción en la capa solidificada al final del llenado espécimen ASTM D-638 tipo 1 (Frozen layer fraction at end of fill) 513210 Atrapamiento de aire espécimen ASTM D-638 tipo 1 (Air Traps) 5.13.3 Compactado molde multi-cavidades dos (2) piezas espécimen ASTM D-638 t 1 5.13.3.1 Tiempo para alcanzar la temperatura de expulsión espécimen ASTM D-638 tipo 1 (Time to reach ejection Temperature) 5.13.3.2 Contracción volumétrica en la inyección espécimen ASTM D-638 tipo 1 (Volumetric shrinkage at ejection) 5.13.4 Ventana de proceso espécimen ASTM D-638 tipo 1 5.13.5 Tabla de valores relevantes para el ciclo de inyección 5.14 ESPECIFICACIONES DE FABRICACIÓN PLANOS CONSTRUCCIÓN 5.15 FABRICACIÓN DEL MOLDE (DISEÑO FINAL “FASE N°3”) 5.15.1 Obtención de los materiales 5.16 SIMULACIÓN MECANIZADO CNC SOFTWARE MASTER CAM X2 5.16.1 Parámetros para la simulación del mecanizado 5.17 CÁLCULOS DE PARÁMETROS DE CORTE 5.18.1 Parámetros de corte (taladrado 5.18.2 Parámetros de corte (fresado) 5.18.3 Parámetros de corte escariador punta redonda 5.18 SIMULACIÓN DE OPERACIONES DE MECANIZADO 5.19 HOJA DE PROCESO 5.20 TRATAMIENTO TÉRMICO, TEMPLE Y REVENIDO 5.21 ACABADO SUPERFICIAL DE LAS CAVIDADES DEL MOLDE 5.22 PUESTA A PUNTO DEL MOLDE 5.23 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO Y RESULTADOS 5.23.1 Resultado final de inyección espécimen ASTM D-638 tipo 1 material polímero polipropileno 5.23.2 Resultado final de inyección espécimen ASTM D-638 tipo 1, material polímero polietileno de baja densidad CAPÍTULO 6 CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍAPregradoIngeniero en MecánicaIngeniería Mecánica168 p.application/pdfspaUniversidad ECCIColombiaFacultad de IngenieríasDerechos Reservados - Universidad ECCI, 2016info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Molde multipropósitos para inyección de probetas termoplásticas según normas ASTM D-256, D-638 tipo 1, D-790 y D- 5420Trabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttps://purl.org/redcol/resource_type/TPhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85http://purl.org/coar/version/c_dc82b40f9837b551C. de desarrollo tecnologico- ASTIN, Inyección De Plásticos, no. 1. 2005.T. S. Gustavo, 1 Capitulo 1- Curso Polímeros. 2005.J. FRED W. BILLMEYER, “Ciencia de los Polimeros.” EDITORIAL REVERTE, SA., BARCELONA, 1975.J. William d. callister, “introduccion a la Ciencia e ingeniería de los materiales.” p. 1003, 2004.O. Rojas, “Fundamentos de reología,” Cuad. FIRP S521-C Módulo enseñanza en Fenom. interfaciales, pp. 40–43, 2012.R. Navarro, M. Pérez Perrino, M. Gómez Tardajos, and H. 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